一种基于四旋翼的植保飞行器的制作方法

1.本发明涉及农业机械设计技术领域，具体涉及一种基于四旋翼的植保飞行器。


背景技术：

2.随着经济的不断发展，农业机械设计领域逐渐趋向自动化，植保飞行器具有结构简单，操作性强等特点，被越来越多地应用于各行各业中，尤其是在农业灌溉和喷洒农药等方面发挥了巨大作用。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于四旋翼的植保飞行器，包括总控制器、高度传感器、视觉传感器、激光传感器、光流传感器、电机电调模块。
4.进一步地，所述总控制器选用tm4c123gh6pm作为主控芯片，使用f330机架及各类传感器组成飞行系统。
5.进一步地，所述姿态模块选用mpu6050采集飞行姿态角，mpu6050及磁力计中读取原始数据，进行卡尔曼滤波得到四旋翼飞行器的欧拉角。
6.进一步地，所述高度传感器选用超声波传感器us-100侦测飞行高度。
7.进一步地，所述视觉传感器采用openmv获取图像，利用openmv的颜色识别功能，根据 openmv回传数据，计算回传数据像素点，由此判定飞行器是否进入播撒区域，进而根据openmv 的引脚输出驱动激光头模块发出周期为1.5秒的红色点状激光。采用openmv与飞行器基础功能结合，利用openmv对起点的图像采集与识别，在sdk模式下的基本任务飞行前提下，辅助确认播撒作业起点的位置，精准到达作业起点。
8.进一步地，所述示警模块装3v激光头，在一定距离内检测到播撒区块时，模块频闪周期为1.5秒的红色点状激光，表示进行播撒工作。
附图说明
9.图1是本发明的系统总体框架图；
10.图2是本发明的电路设计系统总体框图；
11.图3是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，此处的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
13.实施例1：
14.参照图1所示，一种基于四旋翼的植保飞行器，包括总控制器、高度传感器、视觉传感器、激光传感器、光流传感器、电机电调模块。所述总控制器选用tm4c123gh6pm作为主控芯片，使用f330机架及各类传感器组成飞行系统。单片机通过姿态解算和传感器数据滤波
分析，输出四通道的pwm波，控制电机转速，使用超声波传感器us-100侦测飞行高度，使用mpu6050 采集飞行姿态角，使用串级pid调节电机输出，实现飞行过程中的识别、起降、飞行动作。采用openmv获取图像，经过图像识别与处理，在检测到选定阈值颜色区块时控制激光笔闪烁光点。
15.实施例2：
16.参照图2所示，一种基于四旋翼的植保飞行器，飞行前，主控制器向各传感器发送指令，使能并检测是否能正常工作。开始sdk模式自主飞行后，飞机按照规划路线在指定作业区域内进行作业，并通过openmv寻找作业起点，之后进入下一个sdk任务，并通过openmv实时监测播撒区域，在判定为播撒区域后，通过底部openmv串口发出脉冲驱动激光模块发出周期为1.5秒的激光，表示播撒动作，在完成撒播区域后寻找降落点，在区域内指定位置进行降落，结束飞行。
17.进一步地，飞行器上设计了sdk自主飞行模式，即通过按下遥控器上的按键后，延时几秒，飞行器将自行启动，执行起飞、悬停、设定轨迹飞行、降落等一系列动作，由此可实现飞行器依循规划路径执行相应动作。
18.实施例3：
19.参照图3所示，一种基于四旋翼的植保飞行器，主控制器、oled在1位置，电源分配板在2位置，超声波传感器、光流、openmv、电池供电部分在3位置，还包括隔板4，电调5，螺旋翼6，螺旋翼保护框7，电机8，飞行器支架9。所述电机8、螺旋翼6和螺旋翼保护框7 有四组。所述电调5接上电源分配板2，电源分配板2接上电池接口，再配合上盖板2，openmv 和光流采用一体式安装，电池采用魔术贴固定在飞行器电池仓3内。


技术特征：
1.一种基于四旋翼的植保飞行器，包括总控制器、高度传感器、视觉传感器、激光传感器、光流传感器、电机电调模块。2.根据权利要求1所述的一种基于四旋翼的植保飞行器，其特征在于，所述总控制器选用tm4c123gh6pm作为主控芯片，使用f330机架及各类传感器组成飞行系统。3.根据权利要求1所述的一种基于四旋翼的植保飞行器，其特征在于，所述姿态模块选用mpu6050采集飞行姿态角。4.根据权利要求1所述的一种基于四旋翼的植保飞行器，其特征在于，所述高度传感器选用超声波传感器us-100侦测飞行高度。5.根据权利要求1所述的一种基于四旋翼的植保飞行器，其特征在于，所述视觉传感器采用openmv获取图像。

技术总结
本发明公开了一种基于四旋翼的植保飞行器，主要涉及农业机械设计技术领域。所述飞行器包括总控制器、高度传感器、视觉传感器、激光传感器、光流传感器、电机电调模块。所述总控制器选用TM4C123GH6PM作为主控芯片，使用F330机架及各类传感器组成飞行系统。单片机通过姿态解算和传感器数据滤波分析，输出四通道的PWM波，控制电机转速，使用超声波传感器US-100侦测飞行高度，采用激光传感器测距，单片机解算飞行过程中的姿态角后，使用串级PID调节电机输出，实现飞行过程中的识别、起降、飞行动作。采用OPENMV获取图像，经过图像识别与处理，在检测到选定阈值颜色区块时控制激光笔闪烁光点，闪烁光点表示播撒动作。本发明能够对指定田块完成“撒药”作业。作业。作业。


技术研发人员：袁臣虎 张丽娜 张赛
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/2/6